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COMPORTEMENT TRIBOLOGIQUE DE FILMS I-ALCUFE ELABORÉS SELON DIFFERENTS PROCÉDÉS

COMPORTEMENT TRIBOLOGIQUE DE FILMS I-ALCUFE ELABORÉS SELON DIFFERENTS PROCÉDÉS Réalisé par: -DEBBAB ABD EL KARIM -OUAAZ AMINE -RAIS BOUALEM PLAN DE TRAVAIL  INTRODUCTION  DEFINITION  ELABORATION ET MICROSTRUCTURE OBTENUE  ETUDE DE LA TENUE MECANIQUE PAR RAYURE DES COUCHES ELABOREES  CONCLUSION INTRODUCTION Les alliages quasicristallins présentent des propriétés remarquables pour des alliages métalliques: une faible conductivité thermique; une conductivité électrique caractéristique des semi conducteurs ; et des propriété mécanique étonnantes mais ce sont des matériaux fragiles. Les propriétés tribologiques de tels alliages massifs ont fait l’objet de plusieurs publications. Dans la présente étude nous étudions le cas spécifique i-AlCuFe sous la forme de revêtements de matériaux de structure. En effet; on peut espérer abaisser leur fragilité en ayant recours a des revêtement minces. Définition Quasicristaux (QCS) sont des alliages dont la structure est atomiquement bien ordonnée mais non périodique, traités ensembles sont appelés quasipériodique. Dans les diagrammes de diffraction, les QCS présents 5 fois, ou même 8 fois ou 10 fois plus de symétries toutes nouvelles en cristallographie traditionnel dont les axes de rotation n fois avec n différent de 2, 3, 4 et 6 ne peuvent pas exister. Ces matériaux constituent donc une nouvelle classe de solides. Même si la première phase quasi-cristalline découverte en 1984 était métastable, puisque 1986 alliages quasicristallins thermodynamiquement stables ont été obtenues. Aujourd'hui, plus d’une centaine d'alliages quasi-cristallins ont été découverts. Un grand nombre d'entre eux contiennent de l'aluminium et sont de la phase icosaédrique (i noté), comme i-AlCuFe et i-AlPdMn. Le nickel, le titane et le zirconium apparaissent également parmi les éléments de base, mais la plupart du temps, ils sont alliés avec d'autres éléments qui sont toxiques et / ou coûteux. Parmi ces matériaux, le succès des alliages de AlCuFe peut être expliqué par leur faible le coût et l'absence de toxicité connue des trois éléments. La phase icosaédrique de l’alliage AlCuFe a été identifié en 1987, mais il a été fait mention dans la littérature dès 1939, en tant que phase '' présentant une cristallographie complexe ''. A noter que le i-AlPdMn phase de cousin, également découvert par Tsai et al., a permis aux scientifiques d'obtenir monograins plusieurs millimètres de grandes dans les premiers jours. Aujourd'hui, les monograins quasicristallin les échantillons sont disponibles pour différents alliages, principalement à base d'aluminium, avec des tailles allant jusqu'à quelques centimètres grands. L'existence de structures quasicristallins rapidement soulevé des questions complexes et intéressantes pour les physiciens et les mathématiciens. Le point en particulier était de comprendre comment construire de telles structures, et la façon dont les atomes ont été effectivement positionné. Parmi les différents outils utilisés pour répondre à ces questions, signalons à une dimension (D. Rouxel, P. Pigeat / Progrès dans la science des surfaces 81 (2006) 488-514 489), construction mathématique qui a fortement aidé à comprendre la nature des atomes pour les quasicristallin: la séquence de Fibonacci. Cette série mathématique, qui date du début du XIIIe siècle, se compose d'une succession de deux objets, parfois symbolisé par deux segments de ligne droite, connus aussi longtemps L et S court, qui poussent en suivant les règles de substitutions simples: L devient LS; S devient L. Une construction de ce type est alors obtenue: L LS LSL LSLLS LSLLSLSL ... Cette séquence de infinitum ad ne devient jamais périodique mais il est ordonné, puisque chaque étape est fonction des deux étapes précédentes. Un type de défaut unique dans les quasicristaux, appelé phasons, peut être compris par analogie avec cette séquence de Fibonacci. En effet, une phason est créé dès qu'une paire de LS est changée en SL. La série reste quasipériodique, bien que localement une inversion L-S est produite, appelée '' bascule '', ce qui nécessite peu d'énergie. Kalugin et Katz ont montré mathématiquement en 1993 que l'existence de ces inversions pourrait contribuer à la diffusion atomique dans les quasicristaux. Ce processus de diffusion est appelé '' Phason flips ''. On peut noter que les deux cousins en alliage i-AlPdMn et i-AlCuFe ont souvent été utilisés comme matériaux de référence pour comprendre et décrire la position des atomes dans la masse ou sur la surface des structures icosaédriques. Aujourd'hui, la plupart des modèles existants sont semblables au modèle de Boudard et al. avec un chevauchement d'environ 90% des atomes de ce type de phase quasicristallin. L'intérêt pour la structure de quasicristaux est devenu d'autant plus important que certains propriétés paradoxales physico-chimiques de ces matériaux ont été réalisées expérimentalement. En effet, les alliages quasi-cristallins présentent fondamentalement différents comportements comparés avec des alliages métalliques cristallins de très près la composition. Les quasicristaux riches en aluminium, par exemple, ont un niveau exceptionnellement faible conductivité électrique par rapport ordinaire les alliages à base d'aluminium à la température ambiante. En outre, cette conductivité décroît avec la température, contrairement au comportement des métaux. Leur conductivité thermique est aussi étonnamment faible. A température ambiante, la quasi- cristallin i-AlCuFe et alliages i-AlPdMn montrent une conductivité thermique plus de deux ordres de grandeur inférieure que celui de l'aluminium. Ainsi, ils ont des propriétés thermiques similaires à celles des oxydes tels que l'oxyde de zirconium, qui est considéré comme un excellent isolant thermique. Curieusement, ils sont aussi très cassants en vrac [16], de basse température jusqu'à quelques centaines de degrés au-dessous de leur point où ils deviennent super-plastique de fusion. Une interprétation de la friabilité est que leur structure, composée de grappes, ne présente pas les plans de glissement traditionnels et les groupes eux-mêmes ne peuvent pas être déformés. Enfin, certains des quasicristaux riches en aluminium, présente une dureté comparable à celle des aciers à haute résistance. L'étude de la surface de quasicristaux est relativement récente et a donné moins de résultats que l'étude des propriétés en vrac. Depuis 1993, diverses propriétés de surface des quasicristaux ont été étudiés et rapportés, en particulier par Dubois à Nancy . Peut-être plus par (490 D. Rouxel, P. Pigeat / Progrès dans la science des surfaces 81 (2006) 488- 514) remarquables sont une faible énergie de surface (sur la base de mouillage par des liquides) et un faible coeffi- de friction. Mais ces propriétés ont été découvertes et surtout étudié dans l'air ambiant, donc nécessairement en présence de la couche d'oxyde d'aluminium qui recouvre la surface de tous les alliages à base d'aluminium. La faible énergie de surface de quasicristaux, et leur faible coefficient de frottement semblent liés à la structure électronique du matériau. En effet, une caractéristique de quasi-cristaux est que la structure électronique montre une pseudogap, à savoir une forte réduction de la densité électronique de états au niveau de Fermi. Les faibles conductivités électrique et thermique sont dus à cette caractéristique. Certains travaux théoriques ont également connecté le pseudogap à la faible l'énergie de surface et un modèle reliant la surface de mouillage à la densité électronique des états du substrat quasi-cristallin et à l'épaisseur de la couche d'oxyde naturelle a été récemment proposé [23]. Il convient de noter que, au début de notre travail, ceux-ci questions étaient ouvertes. Lorsque nous avons enrayé ces études en 1995, des questions théoriques et pratiques importantes est donc resté lié aux propriétés de surface de QCs: par exemple, sont les observe propriétés caractéristiques de la surface quasicristallin propre ou de l'oxyde de surface? Sont ces propriétés affectées par la structure électronique de la matière en vrac? En particulier, quelle est l'influence de l'oxydation sur la faible mouillage observé dans des expériences in ambient air? La surface quasicristallin chimiquement inerte, ou est-il aussi réactif que métallique ordinaire surfaces? La structure quasi-cristalline caractéristique de la plus grande partie conservée jusqu'à la surface? Pour commencer à répondre à certaines de ces questions, la surface de la phase i-AlPdMn a d'abord été explorée par les groupes de Güntherodt à l'Université de Bâle en Suisse, et de Thiel à l'Iowa State University, États-Unis. Schaub et al. montré par étapes STM a et terrasses la structure, avec différentes caractéristiques suggérant que quasicrystallinity est liée à une répartition apériodique de ces étapes après une suite de Fibonacci. Thiel de équipe a été intéressé par les premières étapes de l'oxydation de i-AlPdMn grains isolés [26] (et plus tard de AlCuFe (Cr) des alliages) et, dans leur structure de surface par exemple, comme cela a été Chevrier, au Lepes à Grenoble. Nos propres études ont été réalisées sur des alliages i-AlCuFe de composition Al62Cu25.5Fe12.5. Ces alliages ont été sélectionnés pour leur fort potentiel pour des applications à l'échelle industrielle. Ces alliages obtenus par frittage de poudre sont en fait des matériaux poly (quasi) cristallins. Leurs surfaces ne sont pas le plus approprié pour les études scientifiques de surface académique. cependant, que ces matériaux peuvent être utilisés dans l'industrie, puis oxydée sous cette forme polycristalline, l'étude physico-chimique de ces poly- (quasi) des surfaces cristallines est particulièrement pertinent. Il faut remarquer que pour chaque application possible quasicristaux sont en concurrence avec des matériaux de haute performance [30]: PTFE (téflon), par exemple pour les propriétés de faible adhérence, diamant pour la dureté, les oxydes de zirconium pour l'isolation thermique, etc ... Ainsi, seul le l'exploitation de plusieurs uploads/Ingenierie_Lourd/ comportement-tribologique-de-films-i-alcufe-elabores-selon-differents.pdf